买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

摘要：本发明涉及一种基于有限测量下柔直换流阀功率子模块状态反演方法，属于直流电网领域。基于有限的换流阀子模块内部关键器件的电压、电流的测量，通过多物理场耦合效果和换流阀故障树模型，计算换流阀的可靠性指标，反演出换流阀子模块内部的状态分布情况，既保证了传感器的可靠工作，又大大节省了计算时间。同时，还考虑了运行工况的实际情况，使得换流阀子模块内部状态监测更加精确。

主权项：1.基于有限测量下柔直换流阀功率子模块状态反演方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：使用MATLABSIMULINK软件建立柔性直流多电平换流阀时域仿真模型，在逆变、整流工况下，提取模块化多电平换流器ModularMultilevelConverter,MMC子模块内部电容两端电压和压接型绝缘栅双极型晶体管PressPackInsulatedGateBipolarTransistor,PPI器件的电流；S2：根据提取的电流，找到压接型IGBT器件的导通电流的最大值，采用COMSOL多物理场仿真软件，设置环境温度和施加压力，建立压接型IGBT器件物理场模型，其中IGBT芯片布置在器件内部，续流二极管FastRecoveryDiode,FRD芯片布置在器件四周；S3：计算换流阀子模块内部关键器件的重要参数，建立柔性直流输电换流阀子模块元件的故障树模型；将子模块故障、换流器控制保护系统故障、阀冷系统故障结合成MMC换流阀子模块故障树模型；求故障树最小割集，计算MMC换流阀子模块内关键元件的可靠性指标；MMC换流阀子模块的包括IGBT、二极管和电容；根据MMC子模块在不同运行工况下的电气运行参数，计算IGBT电力电子器件的运行损耗和结温；IGBT和二极管的总损耗分别为： 其中，下标T和D分别表示IGBT和二极管；和Psw分别为元件平均导通损耗和开关损耗；Iavg和分别为元件在1个基波周期内的电流平均值和有效值；UT0和RCE为IGBT导通特性曲线拟合参数；UD0和RD为二极管导通特性曲线拟合参数；αT、βT和χT为IGBT开关损耗特性曲线拟合参数；αD、βD和χD为二极管反向恢复损耗特性曲线拟合参数；IGBT和二极管的结温为： 其中，Tj为元件的结温；RthJC和RthCH分别为元件的内部热阻和外部热阻；TH为散热器的温度；依据FIDESGuide2009导则，提出MMC换流阀子模块元件在i运行工况下的故障率统一计算模型如下：γcom.i＝γ0ThμTh.i+γ0TCμTC.iμinμPmμPr其中，γ0Th和γ0TC分别为热应力因子和温度循环因子对应的元件基本故障率；μTh.i和μTC.i分别为在i运行工况下元件的热应力因子和温度循环因子；μin为元件的过应力贡献因子；μPm为元件的制造质量的影响；μPr为元件寿命周期中的可靠性质量管理及控制水平的影响；热应力因子为： 其中，σ为计算系数，ζ为计算指数，不同元件对应的σ和ζ数值不同，IGBT和二极管取σ＝1、ζ＝8122.8，电容取σ＝0.85、ζ＝4641.6；Ti为i运行工况下的温度参数，对应IGBT和二极管为结温，对应电容为电路板平均温度；温度循环因子为： 其中，ti为元件在i运行工况下的累计运行时间；Ncyi为元件在i运行工况下的结温循环波动次数；N0为参考循环波动次数；θcyi为元件在i运行工况下的结温波动循环时间；θ0为参考循环时间；ΔTcyi为元件在i运行工况下的结温波动幅值；Tmax_cyi为元件在i运行工况下的结温波动最大值；ω为计算系数，p和m0为计算指数，不同元件的计算系数和计算指数不同，IGBT和二极管取ω＝1、p＝13、m0＝1.9，电容取ω＝0.14、p＝13、m0＝1.9；可靠性参数取值如下：IGBT、二极管和电容的γ0Th分别取0.3021、0.1574和0.4，γ0TC分别取0.03333、0.03333和0.4；μin＝3.3837，μPm＝0.71，μPr＝4；每个子模块相互独立，其可靠度满足如下关系:RSMt＝RSM_1t＝…＝RSM_nt＝R12tR2tR3tR4t其中，t为运行时间；RSMt为单个子模块可靠度；RSM_1t、…、RSM_nt分别为换流阀第1,2,…,n个子模块的可靠度；R1t、R2t、R3t、R4t分别为IGBT模块、电容、子模块控制系统、电源供给的可靠度函数；S4：在建立的柔性直流多电平换流阀时域仿真模型中，提取换流阀不同工况下子模块内各器件电流，导入到压接型IGBT器件物理场模型中进行工况模拟，提取模拟过程中电气运行参数；S5：测量MMC换流阀子模块内关键器件的电压和电流，导入MMC元件故障树模型中，与MMC换流阀子模块内关键元件的可靠性指标进行拟合，反演换流阀子模块内部的状态分布。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 重庆大学 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 国家电网有限公司 基于有限测量下柔直换流阀功率子模块状态反演方法